Аккумуляторы холода

[wrest]

Vladimirkey
Самое теплоемкое вещество (в обычной жизни) — вода.
Сравнимые по теплоемкости вещества - такие у которых в нужном месте происходит фазовый переход (у воды при нуле).
Так что с точки зрения массы — лучше всего охлаждать воду. Но она жидкая, что может быть неудобно (например при охлаждении виски или водки - лёд тает и меняет градус напитка.

[Vladimirkey]

Pphantom в сообщении #1397463 писал(а):

Правильны, хотя это и стрельба из пушки по воробьям. И что же отсюда следует в плане физики?

получается, чем с высшей теплоемкостью брать вещество, тем сможем при меньшей установившейся температуре хранить?

GraNiNi в сообщении #1397518 писал(а):

Если же образцы охладить до одинаковой начальной температуры, то образец с высокой теплоемкостью (зеленый график) будет дольше (в 2 раза) сохранять низкую температуру.

спасибо за наглядный график, вроде бы яснее стало

arseniiv в сообщении #1397534 писал(а):

Притом вообще непонятно, откуда ТС его взял и как его устроить на практике, если сравнить с охлаждением до фиксированной температуры (в обычном бытовом морозильнике, например).

я рассуждал другим образом, мне не понятно, почему для накопления холода в веществе обязательно нужно брать вещество с большой теплоемкостью, ведь какая разница, в обоих случаях я отберу от аккумулятора $Q$ в равном количестве, то есть накоплю один и тот же холод, только вот зачем накапливать холод в веществе, который почти не меняет свою температуру (либо фазовый переход, либо вещество с большой теплоемкостью) при отборе у него этого самого холода $Q$, в чем шарм? Почему бы не брать абсолютно любое тело с любой теплоемкостью, если мы все равно в нем накопим $Q$. Но выходит, что если накапливать холод в веществе с большей теплоемкостью, то оно в дальнейшем будет охлаждаться медленнее (терять свой холод).

wrest в сообщении #1397536 писал(а):

Самое теплоемкое вещество (в обычной жизни) — вода.
Сравнимые по теплоемкости вещества - такие у которых в нужном месте происходит фазовый переход (у воды при нуле).

Это мне известно, просто когда говорят, что вот это вещество теплоемкое, а то нет, то не совсем понятен смысл, я понимаю в таком случае, что если в нем накапливать холод, например, то оно просто будет иметь большую температуру, нежели вещество с меньшей теплоемкостью, которое будет иметь меньшую температуру при прочих равных, но это ничего не говорит мне о том, что таким образом лучше это вещество использовать, то есть не отвечает на вопрос зачем накапливать холод в веществе с большей теплоемкостью (чтобы температура была выше) при равном отнятии тепла $Q$, не совсем очевидно, похоже, как я понял выше - только ради того, чтобы холод терялся медленнее.

[Pphantom]

Vladimirkey в сообщении #1397657 писал(а):

получается, чем с высшей теплоемкостью брать вещество, тем сможем при меньшей установившейся температуре хранить?

Именно.

[arseniiv]

Vladimirkey в сообщении #1397657 писал(а):

я рассуждал другим образом, мне не понятно, почему для накопления холода в веществе обязательно нужно брать вещество с большой теплоемкостью, ведь какая разница, в обоих случаях я отберу от аккумулятора $Q$ в равном количестве, то есть накоплю один и тот же холод, только вот зачем накапливать холод в веществе, который почти не меняет свою температуру (либо фазовый переход, либо вещество с большой теплоемкостью) при отборе у него этого самого холода $Q$, в чем шарм? Почему бы не брать абсолютно любое тело с любой теплоемкостью, если мы все равно в нем накопим $Q$. Но выходит, что если накапливать холод в веществе с большей теплоемкостью, то оно в дальнейшем будет охлаждаться медленнее (терять свой холод).

Да. Притом не надо забывать про массу вещества, если мы говорили лишь об удельной теплоёмкости (вроде в начале было о ней): чем больше она, тем меньше нужно брать массу аккумулятора. И тем легче, меньше и часто экономически целесообразнее (и производить, и покупать) будет устройство. Плюс ещё хорошо, если в интервал рабочих температур входит температура плавления вещества, особенно например с такой знатной теплотой перехода как у воды.

[Vladimirkey]

Можете тогда, пожалуйста, объяснить фразу "больше накапливать холода при большей теплоемкости", хоть убейте не понимаю эту фразу, что значит больше холода? Если отнимать одинаковое количество теплоты от веществ, то независимо от их теплоемкости, фазового перехода они накопят одинаковое количество холода, ладно бы написали "при высокой теплоемкости скорость охлаждения будет меньше при прочих равных (равном отнятии холода изначально у вещества)", как Вы считаете, верна ли фраза выше про "больше" накапливать холод.

P.S. Такую фразу я нашел на форуме, где обсуждали аккумуляторы холода (где мол предлагали взять глицерин, либо воду) и объясняя это тем, что глицерин в два раза меньше накапливает холода из-за теплоемкости в 2 раза меньшей, но фразу про "меньше", "больше" накапливает холода не понимаю, они все одинаково его накапливают, если отвести одинаковое количество тепла от них, да и даже если разное, то сравнивать их уже нельзя, может я чего-то не понимаю.

[limarodessa]

Pphantom в сообщении #1397094 писал(а):

P.S. Если что - это школьная задача по физике, 8 класс.

Pphantom в сообщении #1397458 писал(а):

Теперь это уже школьная математика за 7 класс.

Использование аккумуляторов холода бывает (по крайней мере в моей профессиональной научно-исследовательской деятельности) необходимо не для поддержания весьма определенного (плюс/минус) значения температуры целевого объекта (например, - транспортируемой продукции), а для обеспечения относительно большого интервала температур (от и до) в котором продукция сохраняет потребительские свойства. И в этом случае, скажем, изначально охлажденный до -12 градусов брусок льда постепенно нагревается до 0 градусов, а потом начинается плавление льда, с весьма эффективным удержанием температуры в объеме транспортной тары. То есть имеет место фазовый переход. Так вот посчитать этот фазовый переход одна из самых сложных задач математической физики. Хотя, казалось бы, - что проще - посчитать плавление льда... а Вы попробуйте... Это так называемая задача Стефана, возможность рутинного решения которой для практических целей появилась лишь в 50-е годы. В учебниках физики за 7-8 классы едва ли это можно найти ... эту задачу далеко не каждый кандидат наук в области тепломассопереноса решал в своей жизни...

P. S. Скажу больше, я бы хотел узнать какую САПР с возможностью обсчета CFD - computational fluid dynamics (CAE для Computational fluid dynamics (CFD) в терминологии англоязычной литературы) здесь в теме порекомендовали бы для решения этой задачи. Там все не очень просто...

[GraNiNi]

Vladimirkey в сообщении #1397831 писал(а):

но фразу про "меньше", "больше" накапливает холода не понимаю, они все одинаково его накапливают, если отвести одинаковое количество тепла от них

Дело в том, что на практике, для аккумулирования максимального холода, экономия затрат на его создание не является приоритетом.
Поэтому, охлаждение ведут до требуемого минимального значения температуры, а в этом случае, чем больше теплоемкость - тем больше холода будет аккумулировано и тем дольше будет сохраняться низкая температура.

Сравните красный и зеленый графики, приведенные выше.

[Pphantom]

limarodessa, замечания про школьные вопросы относились не к моделированию аккумуляторов холода в произвольном случае, а к конкретным вопросам, которые были заданы ТС. Кстати, с учетом скорости и качества ответа на эти вопросы, думаю, ни о какой задаче Стефана и т.п. в этой теме лучше даже не заикаться.

[Munin]

limarodessa
Задача Стефана и CFD нужны, чтобы рассчитать таяние кубиков льда в стакане виски. А у вас вода с тающего льда сразу стекает, и нет никаких сложностей. (Надо уметь пользоваться приближениями, когда они доступны.) Или тара водонепроницаема, и вода накапливается? :-)

[limarodessa]

Munin в сообщении #1397911 писал(а):

Или тара водонепроницаема, и вода накапливается?

Ну конечно... только не "тара водонепроницаема", а ёмкость для аккумулятора холода непроницаема (а тара делится на транспортную тару и потребительскую упаковку). Как Вы себе представляете аккумулятор холода в транспортной таре ? Брусок льда тает прямо на продукцию ? Я понимаю, что Вы физик-теоретик и Вас совершенно не интересует проза хранения и транспортировки, но смилуйтесь же над нами чернорабочими прикладной науки

[Munin]

А, я подумал, продукция как-то в плёнку завёрнута, а лёд вокруг просто так.

[Батороев]

Vladimirkey в сообщении #1397061 писал(а):

но в конце концов оба вещества потеряют холод в размере Q

Нет, размеры будут разные.

-- 07 июн 2019 20:38 --

Vladimirkey в сообщении #1397831 писал(а):

Можете тогда, пожалуйста, объяснить фразу "больше накапливать холода при большей теплоемкости", хоть убейте не понимаю эту фразу, что значит больше холода?

Зайдите не со стороны продукта, а со стороны "холодильника": Для нагревания тела с большей теплоемкостью при прочих равных условиях (разность температур, масса тел и пр.) требуется большее количество теплоты, чем для тела с меньшей теплоемкостью.

[realeugene]

limarodessa в сообщении #1397992 писал(а):

только не "тара водонепроницаема", а ёмкость для аккумулятора холода непроницаема

В чём проблема? С очень хорошей точностью, пока лёд полностью не растает, температура воды, в котрой плавает лёд, будет нуль градусов. Зачем тут CFD?

[limarodessa]

realeugene в сообщении #1398311 писал(а):

В чём проблема? С очень хорошей точностью, пока лёд полностью не растает, температура воды, в котрой плавает лёд, будет нуль градусов. Зачем тут CFD?

Ну есесно будет 0. А где я писал, что при фазовом переходе температура меняется ? Вопрос в другом - необходимо знать на сколько времени хватит аккумулятора холода при заданном режиме теплообмена. То есть нужно знать когда лед растает настолько, что необходимую температуру в замкнутом объеме транспортной тары поддержать уже не удастся. И вот для расчета этого времени необходимо решить задачу о плавлении льда. Вы предлагаете это решать как-то иначе ? Или предлагаете все же считать Стефана, но без САЕ (Computer-aided engineering) для CFD, то есть - вручную, - на калькуляторе смартфона ?

[realeugene]

limarodessa в сообщении #1398313 писал(а):

То есть нужно знать когда лед растает настолько, что необходимую температуру в замкнутом объеме транспортной тары поддержать уже не удастся.

Если лёд плавает в воде, то температура воды начнёт повышаться только после того, когда он растает весь. Да, это можно посчитать на калькуляторе смартфона. Или, даже, в столюбик на бумажке. Тут нужен только внешний тепловой поток, его посчитать сложнее, но он с плавлением льда не связан никак.